Nghiên cứu tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất Theobromin thô

i




BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM




PHAN THỊ BÉ

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TINH CHẾ DỊCH CHIẾT TỪ VỎ QUẢ CA
CAO ĐỂ SẢN XUẤT THEOBROMIN THÔ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM








Nha trang, tháng 07 năm 2013

ii




BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM




PHAN THỊ BÉ


ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TINH CHẾ DỊCH CHIẾT TỪ VỎ QUẢ CA
CAO ĐỂ SẢN XUẤT THEOBROMIN THÔ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
GVHD: Ths. Nguyễn Văn Tặng

Nha trang, tháng 07 năm 2013

iii




MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN V
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VI
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ VII
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIII
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2
1.1 Giới thiệu về cây ca cao 2
1.1.1 Lịch sử cây ca cao 2
1.1.2 Đặc điểm về cây ca cao 2
1.1.3 Phân loại các giống ca c
a
o 2
1.1.4 Cây ca cao ở Việt Nam 4
1.1.5 Đặc điểm cấu tạo quả ca cao 4
1.2 Tổng quan về theobromin 6
1.2.1 Tính chất hóa học và lý học 6
1.2.2 Tính dược lý 7
1.2.3 Các phương pháp định lượng Theobromin 7
1.3 Các nghiên cứu về tinh chế và sản xuất Theobromin thô của dịch chiết từ vỏ quả
ca cao hiện nay 9
1.3.1 Khái niệm về tinh chế 9

1.3.2 Các nghiên cứu về tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất
Theobromin thô 10
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
C
Ứ
U
12
2.1 Đối tượng nghiên c
ứu
12
2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết
b
ị 12
2.3 Thiết kế và bố trí thí nghiệm tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất
Thebromin thô 12
2.3.1 Sơ đồ quy trình dự kiến tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất
Theobromin thô 12
2.3.2 Bố trí thí nghiệm chọn tỉ lệ chì axetat 10% 14
2.3.3 Bố trí thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ than hoạt tính 16
2.3.4 Bố trí thí nghiệm lựa chọn phương pháp khử màu 18
2.3.5 Bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy 20
2.3.5.1 Bố trí thí nghiệm lựa chọn nhiệt độ sấy 20
2.3.5.2 Bố trí thí nghiệm lựa chọn áp suất sấy 21
2.3.6 Phương pháp phân tích HPLC-UV 22
2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu 23
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 24
iv

3.1 Kết quả xây dựng đường chuẩn và giản đồ sắc ký 24
3.2 Kết quả phân tích HPLC-UV dịch chiết trước và sau khử tạp bằng chì axetat
10% 25
3.3 Kết quả xác định lượng chì axetat 10% để khử tạp chất 26
3.4 Kết quả lựa chọn tỉ lệ than hoạt tính 28
3.5 Kết quả đo độ hấp thụ màu của 3 phương pháp khử màu: 29
3.6 Kết quả phân tích HPLC- UV của 3 phương pháp khử màu: 30
3.7 Kết quả lựa chọn nhiệt độ sấy 31
3.8 Kết quả lựa chọn áp suất sấy 33
3.9 Chi phí sản xuất 10g Theobromin thô 34
3.10 Quy trình tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất Theobromin thô 35
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 37
4.1 Kết luận 37
4.2 Đề xuất ý kiến 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 38
PHỤ LỤC 41

v




LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Tặng đã hết lòng hướng
dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm để em có thể hoàn thành đồ án tốt
nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Thực phẩm đã cho
em kiến thức và nhiều lời khuyên quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em chân thành cảm ơn sự động viên giúp đỡ của gia đình và tất cả các
bạn. Trong suốt thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Nha Trang,
mặc dù gặp rất nhiều khó khăn, thử thách nhưng được sự giúp đỡ của gia đình, thầy
cô, bạn bè em đã hoàn thành đề tài của mình.

Nha trang, tháng 6 năm 2013.
Sinh viên thực hiện
Phan Thị Bé

vi




DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

STT TÊN BẢNG TRANG

1 Bảng 1.1 Thành phần hóa học của lớp vỏ cứng (shell) 6
2 Bảng 1.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ thịt (pulp) 6
3
Bảng 3.1 Kết quả phân tích HPLC-UV dịch chiết trước và sau
khử tạp bằng chì axetat 10%
28
4 Bảng 3.2 Kết quả lựa chọn nhiệt độ sấy 35
5 Bảng 3.3 Kết quả lựa chọn áp suất sấy 36
6 Bảng 3.4 Chi phí sản xuất 10g Theobromin thô từ vỏ quả ca cao 38
7
Bảng 4.1 Kết quả đo độ nhớt của dịch chiết sau khi khử tạp bằng
chì axetat 10%
46
8
Bảng 4.2 Kết quả đo độ hấp thụ màu của dịch chiết sau khi khử

tạp bằng chì axetat 10%
46
9
Bảng 4.3 Kết quả đo độ hấp thụ màu của dịch chiết sau khi khử
màu bằng than hoạt tính
46
10 Bảng 4.4 Kết quả đo đọ hấp thụ màu của 3 phương pháp khử màu 47
11 Bảng 4.5 Kết quả phân tích HPLC- UV của 3 phương pháp khử màu 47

vii




DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ

STT

TÊN HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ TRANG

1 Hình 1.1 Giống Criollo 3
2 Hình 1.2 Giống Forastero 4
3 Hình 1.3 Giống Trinitario 5
4 Hình 1.4 Cấu tạo giải phẫu quả ca cao 6
5 Hình 1.6 Công thức cấu tạo của Theobromin 7
6
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao
để sản xuất Theobromin thô
13
7 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử tạp chất bằng chì axetat 10% 18

8 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ than hoạt tính khử màu 20
9 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn phương pháp khử màu 22
10 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn nhiệt độ sấy 24
11 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn áp suất sấy 25
12 Đồ thị 3.1 Xây dựng đường chuẩn Theobromine 28
13 Đồ thị 3.2 Sắc ký đồ Theobromine của mẫu chuẩn 29
14 Đồ thị 3.3 Sắc ký đồ Thebromine của mẫu phân tích 29
15
Đồ thị 3.4 Ảnh hưởng của chì axetat 10% đến độ nhớt và độ hấp
thụ màu của dịch chiết
30
16 Đồ thị 3.5 Ảnh hưởng của than hoạt tính đến độ hấp thụ màu của dịch chiết 31
17
Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng của ba phương pháp khử màu đến độ hấp
thụ màu của dịch chiết
32
18
Đồ thị 3.7 Ảnh hưởng của của phương pháp khử màu đến hàm
lượng Theobromine trong mẫu
34
19
Hình 3.1 Sơ đồ quy trình tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản
xuất Theobromin thô
39
vii
i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HPLC: High-Performance Liquid Chromatographic method
HPLC-UV: High-Performance Liquid Chromatographic – Ultraviolet method

1




LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong vỏ ca cao có chứa chất Theobromine, chất có khả năng làm tăng sức
chịu đựng của tim, điều hoà huyết áp, tăng cường hoạt động của hệ tuần hoàn,
chúng được tìm thấy trong hợp chất chữa bệnh tim cho người, được ứng dụng nhiều
trong y học.
Trong công nghiệp sản xuất ca cao thì chỉ có hạt ca cao là nguồn ca cao
thương mại, còn vỏ ca cao thì thải bỏ ra môi trường bên ngoài, gây ô nhiễm môi
trường, tác động xấu đến đời sống con người.
Trong quá trình chiết xuất Theobromin dịch chiết không chỉ có Thebromin mà
còn lẫn một lượng tạp chất như: protein, lipid, pectin, tannin, chất màu,…Do đó cần
tinh chế để thu được Theobromin thô đạt tiêu chuẩn (tạp chất ≤ 20%, độ ẩm ≤ 5%,
Theobromin ≥ 80%).
Vì vậy, cần nghiên cứu tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất
Theobromin thô ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, hạn chế sự ô nhiễm môi
trường và nâng cao giá trị sử dụng cho cây ca cao là vấn đề cần thiết.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu xây dựng quy trình tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản
xuất Theobromin thô ứng dụng trong thực phẩm.
Và khai thác một cách triệt nguồn nguyên liệu quả ca cao, tận dụng nguồn

phế thải vỏ ca cao, hạn chế sự ô nhiễm và bảo vệ môi trường, nâng cao giá trị sử
dụng cho cây ca cao.
3. Nội dung nghiên cứu
 Xây dựng quy trình dự kiến tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao.
 Xác định một số thông số thích hợp cho quy trình tinh chế dịch chiết từ vỏ quả
ca cao: Tỷ lệ chì axetat 10%, tỷ lệ than hoạt tính, phương pháp khử màu và chế
độ sấy.
 Thử nghiệm tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất Theobromine thô tại
phòng thí nghiệm.
2




CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về cây ca cao [1], [2], [13], [17], [27]
1.1.1 Lịch sử cây ca cao
Nguồn gốc của cây cacao là từ Trung Mĩ và Mexico, được những người
Aztec và Maya bản xứ khám phá. Nhưng ngày nay hầu hết những nước nhiệt đới có
thể trồng cây này. Người Tây Ban Nha xâm chiếm vùng đất này vào thế kỉ 15, hạt
ca cao theo những chiếc Thuyền buồm đến châu Âu và trở thành một thức uống quý
tộc. Tên Latin của giống cây này là “Theobroma cacao” nghĩa là “Thực phẩm của
Chúa”. Người Aztec gọi thức uống từ hạt ca cao lên men là Xocolat, nhưng người
Tây Ban Nha không thể phát âm được cái tên như vậy nên gọi là Chocolat, và đến
người Anh gọi là Chocolate.
1.1.2 Đặc điểm về cây ca cao
Cây ca cao thích hợp với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều. Thích hợp
nhiệt độ trung bình 25
0
C, độ ẩm 85%. Ca cao thích hợp với khí hậu có mùa khô

không kéo dài quá 3 tháng, không có gió mạnh thường xuyên.
Trong sản xuất do trồng mật độ dày và chiều cao được khống chế thông
qua việc tỉa cành nên cây thường có độ cao khoảng 4- 8m. Ca cao sinh trưởng tốt
trong điều kiện có bóng che, chu kỳ sinh trưởng trên 40 năm và thời gian cho hiệu
quả kinh tế có thể kéo dài 20 – 25 năm.
1.1.3 Phân loại các giống ca c
a
o
Hiện nay người ta chia ca cao làm 3 nhóm lớn: Criollo, Forastero và Trinitario
 Nhóm Criollo:
Gồm những đặc điểm như sau:
 Nhị lép có màu hồng nhạt.
 Trái có màu đỏ hoặc xanh trước khi chín.
 Trái có dạng dài và có đỉnh nhọn rất rõ ở cuối trái, mang 10 rãnh đều nhau.
 Vỏ thường sần sùi, mỏng, dễ cắt, lớp trong mỏng và ít mô gỗ.

Hạt có tiết diện gần tròn, tử diệp màu trắng, ít đắng.

3




Chiếm 5% sản lượng ca cao thế giới và là giống ca cao làm ra loại Chocolate
ngon nhất, tuy nhiên giống này có năng suất thấp và khả năng kháng bệnh kém nên
ít trồng.

Hình 1.1 Quả ca cao thuộc nhóm Criollo


Nhóm
Forastero:


Gồm những đặc điểm sau:
 Nhị lép có màu tím.
 Trái màu xanh hay oliu, khi chín có màu vàng.
 Trái ít có hoặc không có rãnh, bề mặt trơn, đỉnh tròn.
 Vỏ dày và khó cắt ra vì trong có nhiều chất gỗ.
 Hạt hơi lép, tứ diệp có màu tím đậm, lúc tươi có vị chát hay đắng.
 Nhóm này chiếm phần lớn sản lượng ca cao của thế giới (khoảng 80%) thường
trồng phổ biến ở Brazil, Venezuela, các nước Tây phi, Malaysia, Indonesia,…
và Việt Nam. Ở nước ta có trồng ở Vĩnh Long, Tiền Giang, Buôn Ma Thuột.

Hình 1.2 Quả ca cao thuộc nhóm
F
o
r
a
s
t
e
r
o
4

 Nhóm Trinitari:
Là dạng lai giữa Criollo và Foraster, xuất xứ từ Trinidat. Đặc điểm của Trinitario
rất khó quy định vì nó mang những đặc điểm trung gian của hai giống kia như: Phôi
nhũ màu tím nhạt, quả dẹp, quả có rãnh sâu không rõ nét, chứa nhiều hơn 40 hạt/
quả. Chúng chiếm khoảng 10-15% sản lượng ca cao thế giới. Do năng suất cao và
kháng bệnh tốt nên giống này được trồng phổ biến.

Hình 1.3 Quả ca cao thuộc nhóm Trinitario

1.1.4 Cây ca cao ở Việt Nam
Ở nước ta, ca cao đã được thực dân Pháp trồng thử nghiệm ở các tỉnh phía
nam ngay sau khi đô hộ nước ta. Theo Ban Điều Phối phát triển ca cao Việt Nam
(VCC), nước ta hiện có khoảng 20.500ha ca cao, trong đó gần 7000ha đã cho thu
hoạch, sản lượng trên 4800 tấn/năm. Có 15 tỉnh trồng ca cao tập trung chủ yếu ở
đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và một số tỉnh Duyên Hải
Nam Trung Bộ.
1.1.5 Đặc điểm cấu tạo quả ca cao
 Quả ca cao được cấu tạo từ 4 phần gồm: Lớp vỏ cứng bên ngoài cùng, tiếp
theo là lớp vỏ nhầy màu trắng bao quanh hạt, kế đó là lớp vỏ trấu và hạt
nằm
trong cùng.


5

Hình 1.4 Cấu tạo giải phẫu quả ca c
a
o

Trọng
lượng của 1 quả ca cao
t
ư
ơ
i
:

Nếu như một quả ca cao trung bình nặng 400g, thì lớp vỏ cứng (vỏ quả) sẽ chiếm
khoảng 75% trọng lượng của toàn quả, 25% còn lại là trọng lượng hạt
và các phần khác.

 Thành phần hóa học của lớp vỏ cứng (shell)
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của lớp vỏ cứng
Thành phần Hàm lượng (%)
Độ ẩm 10,0
Chất béo 3,0
Protein 13,5
Chất xơ 16,5
Tanin 9,0
Pentosan 6,0
Tro 6,5

Theobromine 0,75



6




 Thành phần hóa học của lớp vỏ thịt (pulp)
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ thịt
Thành phần Hàm lượng (%)
Độ ẩm 79,7 – 88,5
Abumiloit, chất chát 0,5 – 0,7
Glucoza 8,3 – 13,1
Saccaroza 0,4 – 0,9
Tinh bột Vết
Axit bay hơi (axit tatric) 0,2 – 0,4
Fe
2
O
3
0,03
Chất khoáng (K, Na, Ca,
Mg)
0,40

1.2 Tổng quan về Theobromin [1], [7], [9], [18], [22], [23], [25], [26]
1.2.1 Tính chất hóa học và lý học
Theobromin thuộc nhóm alcaloit do một nhà khoa học nguời Nga tìm ra năm 1842.

 Công thức phân tử: C
7
H
8
N
4
O
2

 Công thức cấu tạo:




Hình 1.6 Công thức cấu tạo của Theobromin
Tên UIPAC: 3,7-dihydro-3,7-dimethyl-H-purine-2,6-dione
Tên thông thường: 3,7 Dimethylxanthine
Theobromine thuộc nhóm alkaloit, là nhóm hợp chất hữu cơ, phân tử có
nhân dị vòng và có tính kiềm hoặc lưỡng tính, nitơ trong phân tử alkaloid tạo nên
đặc tính cơ bản của loại hợp chất này.
7




Là thành phần đặc trưng của ca cao, chiếm khoảng 1,5 – 1,7 % so với khối
lượng của hạt.
Theobromine không những có trong hạt mà còn có trong vỏ quả ca cao, hàm
lượng của nó chiếm từ 0,5-1,0%.
Theobromine ở dạng tinh thể bé, màu trắng, có vị đắng, bắt đầu thăng hoa ỏ

nhiệt độ 308
0
C.
Nguyên liệu để lấy Theobromin là vỏ quả ca cao (phế liệu trong dây chuyền
sản xuất hạt ca cao, bơ ca cao và bột ca cao), ngoài ra còn lấy trong hạt ca cao.
1.2.2 Tính dược lý
Theobromine được sử dụng trong điều trị sưng và phù nề. Theobromine cũng
được sử dụng như một thuốc lợi tiểu và một chất kích thích tự nhiên tim mạch, tăng
lưu lượng oxy đến các vùng khác nhau trong cơ thể. Cải thiện lưu lượng máu, kích
thích chức năng nhận thức và cải thiện trí nhớ. Theobromin góp phần quan trọng
trong việc điều trị hen suyễn…
1.2.3 Các phương pháp định lượng Theobromin
 Phương pháp kết tủa
[7],[11], [12]

Dùng các chất kết tủa khác nhau (thuốc thử: HgI
2
+KI hoặc dung dịch
I
2
trong KI) để chuẩn độ. Ví dụ: Cho dung dịch chứa I
2
vào dung dịch chứa
alkaloid trong môi trường trung tính hoặc axit yếu, I
2
tạo thành kết tủa với
alkaloid. Chuẩn độ lượng I
2
dư bằng dung dịch Na
2

S
2
O
3
với chỉ thị là hồ tinh
bột.
Phản ứng với bạc nitrat (AgNO
3
): Theobromine thu được sau khi trích
ly cho phản ứng với bạc nitrat tạo thành muối bạc và axit nitric, chuẩn độ
axit sinh ra bằng NaOH 0,1N với chỉ thị phenolphthalein 1% cho đến khi
xuất hiện màu hồng bền, đọc thể tích NaOH 0,1N, rồi tính lượng
Theobromin có trong mẫu phân tích.
Theobromin + AgNO
3
-> Theobromin-Ag + HNO
3
.
 Phương pháp quang phổ UV- Vis
[19], [25]

8




Phương pháp quang phổ hấp thụ điện tử vùng tử ngọai (UV) và khả kiến
(Vis) được áp dụng để xác định định tính (nhận biết chất), xác định định lượng,
xác định cấu trúc, nghiên cứu phức chất (xác định thành phần, hằng số bền), hệ
số hấp thụ phân tử.

Là chiếu chùm tia đơn sắc với một dãy các bước sóng qua dung dịch
chất hấp thụ ánh sáng, khi đó các cấu tử trong dung dịch sẽ hấp thụ chọn lọc
một số tia ở những bước sóng khác nhau tùy theo cấu trúc của mỗi chất.
Bộ phận phân tích và hiển thị kết quả cho ta biết các thông tin về cực đại
hấp thụ và hiển thị các phổ đồ hấp thụ điện tử của các cấu tử trong dung dịch cần
phân tích. Nếu kết quả cho thấy cực đại hấp thụ và cường độ quang phổ hấp thụ
điện tử, của mẫu thử và mẫu chuẩn gần giống nhau trong khoảng bước sóng nhất
định, ta có thể định tính được các mẫu nghiên cứu dựa trên mẫu chuẩn.
Ban đầu xây dựng đường chuẩn từ Theobromin chuẩn, sau đó lấy mẫu
cần phân tích Theobromin đi đo đọ hấp thụ ở bước sóng 276nm hoặc 310nm.
Từ đường chuẩn suy ra hàm lượng Theobromin.
 Phương pháp HPLC
[9], [12], [13], [23]

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ra đời năm 1967-
1968 trên cơ sở phát triển và cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổ điển. HPLC
là một phương pháp chia tách trong đó pha động là chất lỏng và pha tĩnh chứa
trong cột là chất rắn đã được phân chia dưới dạng tiểu phân hoặc một chất lỏng
phủ lên một chất mang rắn, hay một chất mang đã được biến bằng liên kết hóa
học với các nhóm chức hữu cơ. Phương pháp này ngày càng được sử dụng
rộng rãi và phổ biến vì nhiều lý do: có độ nhạy cao, khả năng định lượng tốt,
thích hợp tách các hợp chất khó bay hơi hoặc dễ phân hủy nhiệt.
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) được sử dụng để phân
tích Theobromin, Theophyllin và Cafein ở bước sóng 274nm.
 Phương pháp HPLC-UV
[8], [13]

Phương pháp HPLC-UV nguyên tắc thực hiện tượng tự như HPLC, tuy
nhiên nhờ có sự kết hợp với tia cực tím UV, cho hình ảnh quang phổ
9

Theobromin rõ nét hơn, dựa vào điều đó giúp cho việc tính toán hàm lượng
Theobromin chính xác hơn, độ tin cậy cao hơn HPLC.
1.3 Các nghiên cứu về tinh chế và sản xuất Theobromin thô của dịch chiết từ
vỏ quả ca cao hiện nay
1.3.1 Khái niệm về tinh chế
Tinh chế là khử các tạp chất mà trong quá trình trích ly hòa tan vào dịch và để thu
được chất cần chiết xuất tinh hơn không lẫn các tạp chất khác hoặc hàm lượng tạp
chất thấp.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến tinh chế:
- Đặc tính của dịch chiết Theobromin thô: nhớt, màu và các tạp chất khác hòa
tan.
- Bản chất của các chất khử
Dựa vào đặc tính của dịch chiết Theobromin thô từ vỏ quả ca cao nên chọn những
chất để tinh chế dịch chiết.
- Dịch có chứa các chất có phân tử lượng lớn như: protein, gluxit,
pectin,…nên dùng chất khử có khả năng làm kết lắng các cấu tử đó và dễ
dàng lọc loại bỏ.
- Dịch chiết có màu là do sắc tố của vỏ ca cao tan ra trong quá trình chiết dùng
các phương pháp:
 Phương pháp hóa học: dùng các chất có tính oxi hóa hoặc khử để làm biến
đổi cấu trúc các chất mang màu làm mất màu hoặc giảm màu cho sản phẩm.
 Phương pháp lý hóa: sử dụng các chất có hoạt tính bề mặt có khả năng hấp
thụ các hợp chất mang màu.
 Yêu cầu của các chất khử:
- Khử được nhớt, màu và loại bỏ các tạp chất khác.
- Không ảnh hưởng đến Theobromin.

- Có thành phần hóa học ổn định, không phản ứng phụ với nguyên liệu.
- Không độc hại, không ảnh hưởng sức khỏe và chất lượng sản phẩm.
- Không ăn mòn thiết bị.
10




- Rẻ tiền, dễ kiếm, có khả năng sử dụng trong sản xuất.
- Sau khi khử dễ tách ra bằng phương pháp lọc.
 Sản phẩm sau khi tinh chế đạt tiêu chuẩn: hàm lượng tạp chất ≤20%, màu trắng.
1.3.2 Các nghiên cứu về tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất
Theobromin thô [1], [7], [24], [25]
 Một bài viết của tác giả Marleny D. A. Saldana đã chỉ ra rằng: “Tách chiết
alkaloid bằng CO
2
siêu tới hạn”. Đây là bài viết rất hay viết về các phương pháp
tách chiết alkaloids như sau:
 Alkaloid thường được tách chiết từ các sản phẩm bằng cách sử dụng dung
môi chiết xuất thông thường qua các quá trình như chưng cất phân đoạn, kết
tinh phân đoạn, cũng như công nghệ mới và đầy hứa hẹn bằng việc sử dụng
carbon dioxide siêu tới hạn.
 Tiềm năng ứng dụng của các quá trình trên được xác định bởi một mối quan
hệ giữa tính chi phí và tính chọn lọc. Đối với sản xuất khối lượng lớn, xu hướng
để lựa chọn thông thường là các quá trình được đề cập ở trên, khi họ chỉ yêu cầu
thiết bị thông thường. Tuy nhiên, các quá trình này lại có nguy cơ ô nhiễm do dư
lượng các dung môi hóa học được sử dụng trong tách chiết còn sót lại và có thể
làm biến đổi chất lượng của sản phẩm do sử dụng nhiệt độ cao trong quá trình
chưng cất. Tách chiết bằng dioxide carbon siêu tới hạn đòi hỏi chi phí đầu tư cao
hơn nhưng nhờ tính chọn lọc cao, do đó, nó được khuyến khích cho việc tách

chiết và tinh chế các sản phẩm có giá trị như alkaloid. Với công nghệ này, tách
chiết và tinh chế được tiến hành đồng thời, dung môi của các chất lỏng siêu tới
hạn có thể dễ dàng thay đổi trong các biến đổi của nhiệt độ và áp suất nhiệt động
lực học. Trong tách chiết bằng cacbon dioxide siêu tới hạn, có thể làm giảm nhiệt
như quá trình tách chiết.
 Tác giả Nguyễn Văn Tặng và Nguyễn Thị Hiền đã viết trong cuốn sách Công
nghệ sản xuất chè, cà phê, ca cao xuất bản 2010 như sau:
 Theobromin ở dạng tinh thể bé, màu trắng, có vị đắng, công thức phân tử là
C
7
H
8
N
4
O
2
. Theobromin hòa tan trong cloroform, axit axetic.
11




 Trong sách của Hà Duyên Tư (2008), Phân tích hóa học thực phẩm, nhà xuất
bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội. Có nói sử dụng chì axetat 10% và than hoạt tính
để khử tạp chất dịch chiết Theobromin.
 Bài viết của tác giả Somorin O. (1976), Spectrophotometric determination of
theobromine in T. cacao, C. acuminata and C. arabica, Journal of Food Science,
Vol. 41, pp. 458-460 có nói:
 Sau khi chiết xuất Theobromin trong hạt ca cao ta được dung dịch đồng nhất,
sau đó đem đi tách rửa với các dung môi khác nhau để tinh chế Theobromin.

Các dung môi để tách rửa là hỗn hợp axit axetic/nước tỉ lệ 2:1 (v/v),
etanol/cloroform tỉ lệ 2:1 (v/v). Cho kết quả Theobromin cao sau khi tách rửa
trong hỗn hợp axit axetic/nước tỉ lệ 2:1 (v/v).















12




CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
C
Ứ
U
2.1 Đối tượng nghiên c
ứu
Dịch chiết thu được từ vỏ quả ca cao, là kết quả của đề tài “Nghiên cứu chiết xuất

Theobromin thô từ vỏ quả ca cao” của sinh viên Nguyễn Hữu Tuấn lớp 51CBTP1.
2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết
b
ị
 Hóa c
hấ
t

 Nước cất một lần
 Cloroform
 Pb(CH
3
COO)
2
10%
 Axit axetic 5%
 Na
2
SO
4
10%
 Than hoạt tính, clorin.
 Dụng cụ và thiết
b
ị
- Dụng cụ:
Lọ thủy tinh có nắp đậy 250ml và 500ml, ống đong, bình định mức, cốc thủy
tinh, pipet, quả bóp cao su, giấy lọc, bông gòn.
-Thiết bị:
 Cân phân tích (sai số 1 mg).

 Thiết bị cô quay chân không IKA – RV10 của Đức.
 Thiết bị đo độ nhớt.
 Khúc xạ kế.
 Máy sấy phun.
2.3 Thiết kế và bố trí thí nghiệm tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản
xuất Thebromin thô
2.3.1 Sơ đồ quy trình dự kiến tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất
Theobromin thô [6]



13

Thuyết minh:
Dịch chiết từ vỏ quả ca cao: Thu nhận dịch chiết từ vỏ quả ca cao của bạn Nguyễn
Hữu Tuấn, đem bảo quản lạnh để dùng cho các công đoạn tiếp theo.
 Khử tạp và lọc lần 1:
Dịch chiết từ vỏ
quả ca cao
Lọc lần 1
Khử tạp
Lọc lần 2
Khử màu
Lọc lần 3
Cô quay
Sấy phun
S

n ph

m

Xác định tỉ lệ
Pb(CH
3
COO)
2
10%
- Xác định phương pháp
khử màu.
- Tỉ lệ chất khử màu

Xác đ

nh các thông s



c

a quá trình s

y.

Sản phẩm
Xác định các thông số
c
ủ
a quá trình s
ấ
y.

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao
để sản xuất Theobromin thô
14




Sau khi trích ly trong dung dịch có chứa nhiều tạp chất như: pectin, protein,
chất màu, tanin…. Đặt biệt là thành phần pectin làm cho dung dịch rất nhớt, gây
khó khăn cho quá trình lọc và xử lý sau này. Do đó cần tiến hành khử tạp bằng chì
axetat (Pb(CH
3
COO)
2
) 10%, sau đó lọc tạp chất qua bong gòn, dung dịch trở nên
trong hơn, loại bỏ lượng lớn tạp chất, góp phần làm cho sản phẩm tinh sạch hơn.
 Khử màu và lọc lần 2:
Ở quá trình khử tạp bằng Chì axetat chỉ có thể loại được các tạp chất có phân
tử lượng lớn như: protein, chất nhớt…còn chất màu thì vẫn chưa khử được. Do đó
cần phải tiến hành khử chất màu, để loại đi chất màu và các phân tử có kích thước
nhỏ hơn nữa góp phần làm cho sản phẩm tinh khiết hơn, nâng cao chất lượng cho
sản phẩm. Sau khi khử màu ta tiến hành lọc bỏ các chất màu bằng giấy lọc.
 Cô quay chân không:
Nhằm mục đích thu hồi dung môi, tăng nồng độ chất tan trong dung dịch, tạo
điều kiên thuận lợi quá trình sấy phun sau này. Quá trình cô quay thực hiện bằng
thiết bị cô quay chân không.
 Sấy phun:
Sau quá trình cô quay chân không thì dịch trích ly đạt tới nồng độ nhất định
là 30
0

Brix ta tiến hành sấy phun để thu sản phẩm. Đặc biệt sản phẩm sau khi sấy
phun thì chúng ở dạng bột không cần phài nghiền mẫu, thời gian sấy nhanh, đảm
bảo được chất lượng sản phẩm.
2.3.2 Bố trí thí nghiệm chọn tỉ lệ chì axetat 10%
Sau khi trích ly ta tiến hành bố trí thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ chất khử tạp.
Dung dịch sau khi trích ly không chỉ có Thebromin mà còn lẫn một lượng tạp chất
như: protein, lipid, pectin, tannin, chất màu…Do đó ta cần tiến hành loại bỏ các tạp
chất này ra khỏi dung dịch bằng Chì axetat (Pb(CH
3
COO)
2
) 10%
[7]
. Chì axetat có
khả năng làm kết tủa các hợp chất cao phân tử như protein, pectin… Vì vậy cần
phải bố trí thí nghiệm để lựa chọn tỉ lệ chì axetat cho phù hợp để tách được nhiều
tạp chất đồng thời lượng chì axetat dư là nhỏ nhất.
 Bố trí thí nghiệm:
15




 Sau khi lọc định mức dịch chiết lên 200ml dịch mẫu rồi chia làm 5 mẫu nhỏ, mỗi
mẫu 40ml.
 Đánh số rồi cho lượng chì axetat 10% theo thứ tự: 0, 2,5; 5,0; 7,5; 10,0% (%
theo số ml chì axetat/ số ml dịch mẫu).
 Sau đó đem đi lọc loại bỏ tạp chất, đem đi đo độ nhớt bằng nhớt kế. sau đó đem
mẫu 0 khử 12,5% chì axetat 10%. Rồi đem đi đo độ nhớt. Tổng cộng ta có 6 mẫu.
 Khử chì axetat 10% dư bằng Na

2
SO
4
10%
 Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Hình 2.2
16























Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử tạp chất bằng chì axetat 10%

2.3.3 Bố trí thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ than hoạt tính
Sau khi lựa chọn được tỉ lệ chì axetat phù hợp loại bỏ một lượng lớn tạp chất
có trong dung dịch trích ly. Tuy nhiên, trong dung dịch vẫn còn chất màu của vỏ ca
cao vẫn chưa loại bỏ được. Do đó ta cần tiến hành loại bỏ chất màu ra khỏi dung
dịch bằng than hoạt tính. Than hoạt tính có đặc tính hấp thụ tốt chất màu và mùi.
Vì vậy cần phải bố trí thí nghiệm để lựa chọn lượng than hoạt tính cho phù hợp để
tách các chất màu và mùi còn lại trong dung môi, góp phần làm cho sản phẩm tinh
sạch hơn.
 Bố trí thí nghiệm:
Dịch chiết từ vỏ
quả ca cao
5,0%
Chọn tỷ lệ chì axetat 10%
cho đ
ộ
nh
ớ
t th
ấ
p nh
ấ
t

7,5% 2,5%
Lọc
Đo độ nhớt
Lọc
Khử tạp bằng chì axetat 10%
0 % 12,5% 10,0%
17

 Sau khi lọc định mức lên 200ml dịch mẫu rồi chia làm 5 mẫu nhỏ, mỗi mẫu 40ml.
 Đánh số rồi cho lượng than hoạt tính theo thứ tự: 0g; 0,05g; 0,1g; 0,15g; 0,20g; 0,25g.
 Sau đó đem đi lọc loại bỏ tạp chất, đem đi đo UV-Vis. sau đó đem mẫu 0 khử
0,25g than hoạt tính. Rồi đem đi đo UV-Vis tổng cộng ta có 6 mẫu.













Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ than hoạt tính khử màu


0,25g
0,1 g
Lựa chọn tỉ lệ than hoạt tính cho hiệu quả khử màu tốt nhất
0,15g 0,05 g
Lọc
Đo UV-Vis ở 436 nm

L
ọ
c

Khử nhớt bằng chì axetat 10%
0 g 0,20g
Khử màu bằng than hoạt tính
Dịch chiết từ vỏ
quả ca cao